新高考化學三輪復習非選擇題專項練五(含解析)

PAGE9-非選擇題專項練(五)(建議用時：40分鐘)1．利用含鈷廢料(含CoO、Co2O3、金屬Al、Li等)制取CoCl2·6H2O的流程圖如下所示。(1)寫出步驟Ⅰ中主要反應的化學方程式：__________________________________________________________________________________________________________。(2)步驟Ⅱ中可用鹽酸代替H2SO4與H2O2的混合液，但缺點是________________________________________________________________________。(3)步驟Ⅲ①中Na2CO3溶液的作用是_____________________________________________________________________________________________________________。(4)若在實驗室煅燒CoCO3，則所需硅酸鹽材質(zhì)的儀器除酒精燈和玻璃棒外，還有________(填儀器名稱)。(5)操作①的步驟是________、________、過濾、洗滌、干燥。洗滌過程中用乙醇和水的混合液代替水的優(yōu)點是________________________________________________________________________。(6)CoCl2·6H2O受熱易分解，取119g該晶體加熱至某一溫度，得到CoCl2·xH2O83g，則x＝________。2．甲醇不僅是重要的化工原料，還是性能優(yōu)良的能源和車用燃料。Ⅰ.甲醇水蒸氣重整制氫是電動汽車氫氧燃料電池理想的氫源，生產(chǎn)過程中同時也產(chǎn)生CO，CO會損壞燃料電池的交換膜。相關反應如下：反應①：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)ΔH1反應②：H2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41kJ·mol－1如圖表示恒壓容器中0.5molCH3OH(g)和0.5molH2O(g)轉(zhuǎn)化率達80%時的能量變化。(1)計算反應①的ΔH1＝________。(2)反應①能夠自發(fā)進行的原因是_______________________________________________________，升溫有利于提高CH3OH的轉(zhuǎn)化率，但也存在一個明顯的缺點是________________________________________________________________________。(3)恒溫恒容下，向密閉容器中通入體積比為1∶1的H2和CO2，能判斷反應CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)處于平衡狀態(tài)的是________。A．體系內(nèi)壓強保持不變B．體系內(nèi)氣體密度保持不變C．CO2的體積分數(shù)保持不變D．斷裂3molH—H鍵的同時斷裂3molH—O鍵(4)250℃、一定壓強和催化劑條件下，1.00molCH3OH和1.32molH2O充分反應，平衡時測得H2為2.70mol，CO為0.030mol，則反應①中CH3OH的轉(zhuǎn)化率是________，反應②的平衡常數(shù)是________(以上結果均保留兩位有效數(shù)字)。Ⅱ.如圖是甲醇燃料電池工作原理示意圖。(5)當內(nèi)電路轉(zhuǎn)移1.5molCOeq\o\al(2－,3)時，消耗甲醇的質(zhì)量是________g。(6)正極的電極反應式為_____________________________________________。3．氧氣是一種常見的氧化劑，用途廣泛?；卮鹣铝袉栴}：(1)用H2O2制取O2時，分解反應的熱化學方程式為2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)ΔH＝akJ·mol－1。①相同條件下，H2O2分解時，無論是否使用催化劑，均不會改變的是________(填字母)。A．反應速率 B．反應熱C．活化能 D．生成物②以Fe3＋做催化劑時，H2O2的分解分兩步進行，第一步反應為H2O2(aq)＋2Fe3＋(aq)=2Fe2＋(aq)＋O2(g)＋2H＋(aq)ΔH＝bkJ·mol－1，第二步反應的熱化學方程式為________________________________________________________________________。(2)工業(yè)上用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生HCl副產(chǎn)物，可用O2將其轉(zhuǎn)化為Cl2，實現(xiàn)循環(huán)利用[O2(g)＋4HCl(g)eq\o(,\s\up7(一定條件))2Cl2(g)＋2H2O(g)]。將1molO2和4molHCl(g)充入某恒容密閉容器中，分別在T1和T2溫度下進行實驗，測得容器內(nèi)總壓強(p)與反應時間(t)的變化關系如圖所示。①該反應的速率v＝k·ca(O2)·cb(HCl)(k為速率常數(shù))，下列說法正確的是________(填字母)。A．使用催化劑，k不變B．溫度升高，k增大C．平衡后分離出水蒸氣，k變小D．平衡后再充入1molO2和4molHCl(g)，兩種反應物的轉(zhuǎn)化率都增大②T1________(填“>”或“<”)T2。該反應的ΔH________(填“>”或“<”)0，判斷的依據(jù)是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③T2時，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率＝________，反應的Kx＝________(Kx為以物質(zhì)的量分數(shù)表示的平衡常數(shù))。4．向硫酸銅溶液中逐滴滴加稀氨水，產(chǎn)生藍色沉淀；繼續(xù)滴加稀氨水，沉淀溶解，溶液最終變?yōu)樯钏{色；再向深藍色溶液中加入無水乙醇，析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O。回答下列問題：(1)基態(tài)Cu原子中，電子在核外排布的原子軌道共有________個。(2)N、O、S元素的原子對鍵合電子吸引力最大的是________。(3)[Cu(NH3)4]2＋中存在配位鍵，提供孤電子對的原子是________。Cu(NH3)2Cl2有兩種同分異構體，其中一種可溶于水，則此種化合物是________(填“極性”或“非極性”)分子，由此推知[Cu(NH3)4]2＋的立體構型是________。(4)NH3中N原子的雜化方式是________，乙醇分子中采用同樣雜化方式的原子有________個。(5)硫元素對應的含氧酸酸性H2SO4強于H2SO3，其原因為_____________________________________________________________________________________________。(6)銅的一種氧化物的晶胞結構如圖所示，該氧化物的化學式是________。若該晶胞結構為長方體，其參數(shù)如圖，阿伏加德羅常數(shù)的值為NA，則該氧化物的密度為________g·cm－3。5．化合物H是合成啶氧菌酯(農(nóng)用殺菌劑)的一種中間體。由芳香化合物A為原料制備H的一種合成路線如下：回答下列問題：(1)A的化學名稱為________。(2)反應④的反應類型是________。(3)F的結構簡式為________。(4)H中的含氧官能團的名稱是________。(5)反應②的化學方程式為_________________________________________________。(6)芳香化合物X是H的同分異構體，能發(fā)生銀鏡反應、水解反應，也能與FeCl3溶液發(fā)生顯色反應，X的核磁共振氫譜有四組峰，峰面積之比為6∶2∶1∶1。寫出一種符合題目要求的X的結構簡式：_______________________________________________。(7)PAA(可由其單體在H2O2引發(fā)下制得。設計以乙炔、NaCN等為主要原料制備PAA的合成路線。非選擇題專項練(五)1．解析：(1)結合含鈷廢料的成分可知，步驟Ⅰ中加入NaOH溶液，金屬鋁可以和NaOH溶液發(fā)生反應，其化學方程式為2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑；鋰為活潑金屬，能與溶液中的水反應，其化學方程式為2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑。(2)結合流程圖可知，步驟Ⅱ中加入H2O2和H2SO4混合液的目的是使Co2O3還原成Co2＋：Co2O3＋4H＋＋H2O2=2Co2＋＋3H2O＋O2↑，若用鹽酸代替H2SO4和H2O2的混合液，則會發(fā)生反應6HCl＋Co2O3=Cl2↑＋3H2O＋2CoCl2，產(chǎn)生氯氣，污染環(huán)境。(3)從流程圖可知，步驟Ⅲ①加入Na2CO3溶液用于調(diào)節(jié)溶液的pH，從而使Al3＋生成Al(OH)3沉淀而除去。(4)在實驗室煅燒CoCO3時，需在坩堝中進行，坩堝需放在泥三角上，而坩堝和泥三角都屬于硅酸鹽材質(zhì)的儀器。(5)從CoCl2溶液中制取CoCl2·6H2O的操作步驟是蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；洗滌過程中用乙醇和水的混合溶液代替水，可減少CoCl2·6H2O的溶解損失。(6)根據(jù)CoCl2·6H2O～CoCl2·xH2O238130＋18x119g83geq\f(238,119g)＝eq\f(130＋18x,83g)，解得x＝2。答案：(1)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑、2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑(2)有氯氣生成，污染環(huán)境(3)調(diào)節(jié)溶液的pH，使Al3＋變成Al(OH)3沉淀除去(4)坩堝、泥三角(5)蒸發(fā)濃縮冷卻結晶減少晶體的溶解損失(6)22．解析：Ⅰ.(1)結合題意和題圖可知，0.5ΔH1×80%＝E1－E2＝(23－3.4)kJ·mol－1，解得ΔH1＝＋49kJ·mol－1。(2)反應①的ΔH1＝＋49kJ·mol－1>0，ΔS>0，根據(jù)ΔH－TΔS<0時反應自發(fā)進行可知，反應①能夠自發(fā)進行的原因是反應①為熵增反應。反應①為吸熱反應，升高溫度，CH3OH的轉(zhuǎn)化率提高；反應②也為吸熱反應，升高溫度，平衡右移，CO含量增加，從而會損壞燃料電池的交換膜。(3)CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)為反應前后氣體體積不相等的反應，體系內(nèi)壓強不變，可以說明反應達到平衡狀態(tài)，A項正確；該容器為恒容密閉容器，又氣體總質(zhì)量不變，故氣體密度為一定值，B項錯誤；設起始通入的H2和CO2均為1mol，反應進行到t時刻時，CO2反應了amol，則此時體系中n(CO2)＝(1－a)mol，n(H2)＝(1－3a)mol，n(CH3OH)＝n(H2O)＝amol，CO2的體積分數(shù)為eq\f(1－a,2－2a)×100%＝50%，即反應過程中CO2的體積分數(shù)始終保持為50%，C項錯誤；斷裂3molH—H鍵的同時斷裂3molH—O鍵，說明消耗3molH2的同時有1molCH3OH和1molH2O被消耗，則正、逆反應速率相同，可以說明反應達到平衡狀態(tài)，D項正確。(4)設平衡時反應①消耗CH3OHxmol，反應②消耗二氧化碳ymol，則：CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)起始量/mol1.001.3200變化量/molxxx3x平衡量/mol1.00－x1.32－xx3xH2(g)＋CO2(g)CO(g)＋H2O(g)起始量/mol3xx01.32－x變化量/molyyyy平衡量/mol3x－yx－yy1.32－x＋yeq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(3x－y＝2.70,y＝0.030))，解得x＝0.91，則平衡狀態(tài)下H2、CO2、CO和H2O的物質(zhì)的量分別為2.70mol、0.88mol、0.030mol和0.440mol，反應①中CH3OH的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.91mol,1.00mol)×100%＝91%。反應Ⅱ的平衡常數(shù)K＝eq\f(c（H2O）·c（CO）,c（H2）·c（CO2）)＝eq\f(0.440×0.030,2.70×0.88)≈5.6×10－3。Ⅱ.(5)甲醇在負極失電子，發(fā)生氧化反應，電極反應式為CH3OH＋3COeq\o\al(2－,3)－6e－=4CO2↑＋2H2O，內(nèi)電路轉(zhuǎn)移1.5molCOeq\o\al(2－,3)時，消耗甲醇0.5mol，質(zhì)量為0.5mol×32g·mol－1＝16g。(6)O2在正極得電子，發(fā)生還原反應，電極反應式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。答案：Ⅰ.(1)＋49kJ·mol－1(2)該反應為熵增反應CO含量升高，破壞燃料電池的交換膜(3)AD(4)91%5.6×10－3Ⅱ.(5)16(6)O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)3．解析：(1)①催化劑能降低反應的活化能，加快化學反應速率，但不能使反應熱發(fā)生變化，也不能改變生成物，故選BD。②利用蓋斯定律，用總反應的熱化學方程式減去第一步反應的熱化學方程式可得到第二步反應的熱化學方程式為H2O2(aq)＋2Fe2＋(aq)＋2H＋(aq)=2Fe3＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝(a－b)kJ·mol－1。(2)①速率常數(shù)只與溫度有關，而與催化劑和物質(zhì)的濃度沒有關系，溫度升高，速率常數(shù)增大，故A、C項錯誤，B項正確；該容器為恒容密閉容器，平衡后再充入1molO2和4molHCl(g)，相當于增大壓強，平衡右移，兩種反應物的轉(zhuǎn)化率均增大，D項正確。②根據(jù)阿伏加德羅定律可知，在恒容條件下，壓強與溫度、物質(zhì)的量成正比，由于T2時壓強大，則T2時溫度高。根據(jù)恒溫恒容條件下，物質(zhì)的量之比等于壓強之比可知，T2溫度下平衡時氣體的總物質(zhì)的量為eq\f(4.5,5.0)×5mol＝4.5mol，氣體的總物質(zhì)的量減少了0.5mol，T1溫度下平衡時氣體的總物質(zhì)的量為eq\f(3.5,4.0)×5mol＝4.375mol，氣體的總物質(zhì)的量減少了0.625mol，在溫度較低的T1溫度下反應達平衡時，氣體的物質(zhì)的量減少得多，即反應正向進行的程度大，故該反應為放熱反應，ΔH<0。③設T2溫度下平衡時反應過程中轉(zhuǎn)化了xmolO2，根據(jù)反應：O2(g)＋4HCl(g)eq\o(,\s\up7(一定條件))2Cl2(g)＋2H2O(g)起始/mol1400變化/molx4x2x2x平衡/mol1－x4－4x2x2x由壓強之比等于物質(zhì)的量之比得：eq\f(5.0,5mol)＝eq\f(4.5,（5－x）mol)，解得x＝0.5，故HCl的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.5mol×4,4mol)×100%＝50%。平衡時O2、HCl、Cl2、H2O的物質(zhì)的量分數(shù)分別為eq\f(1,9)、eq\f(4,9)、eq\f(2,9)、eq\f(2,9)，則平衡常數(shù)Kx＝eq\f(（\f(2,9)）2×（\f(2,9)）2,\f(1,9)×（\f(4,9)）4)＝eq\f(9,16)。答案：(1)①BD②H2O2(aq)＋2Fe2＋(aq)＋2H＋(aq)=2Fe3＋(aq)＋2H2O(l)ΔH＝(a－b)kJ·mol－1(2)①BD②<<反應達平衡時，氣體物質(zhì)的量的減少量分別為Δn(T1)＝5×eq\f(0.5,4.0)mol＝0.625mol、Δn(T2)＝5×eq\f(0.5,5.0)mol＝0.5mol，T1時平衡轉(zhuǎn)化率更大③50%eq\f(9,16)(或0.5625)4．解析：(1)基態(tài)Cu原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s1，則電子在核外排布的原子軌道共有15個。(2)元素的非金屬性越強，原子對鍵合電子的吸引力越大，故吸引力最大的是O。(3)[Cu(NH3)4]2＋中配位鍵的孤電子對由N原子提供；根據(jù)“相似相溶”原理，水為極性分子，則此種化合物屬于極性分子；結合Cu(NH3)2Cl2存在兩種同分異構體，[Cu(NH3)4]2＋中形成了4個相同的配位鍵，可推出其立體構型為平面正方形。(4)氨分子中氮原子的價層電子對數(shù)＝3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，所以N原子采取sp3